多氢酸酸化技术

多氢酸酸化技术 砂岩储层酸化技术在经历了近一个世纪的发展，特别是进入 70年代以后的迅速发展，已经由单一的工艺方法发展成为一门包括多学科，多专业的综合技术，这种发展集中反映了近年来出现的新工艺，新技术和新材料，形成了适应于不同储层条件及不同增产措施要求的酸液体系和酸化工艺 。 砂岩酸化酸液体系 土酸（ 土酸与矿物反应速度快，酸消耗于井眼附近 ，使酸化液的有效距离降低 , 而且使井壁岩石遭到破坏 二次沉淀对渗透率有新的伤害 缓速酸 ( 氟硼酸、氟铝酸、有机土酸、磷酸 仍不能克服粘土和石英表面积的巨大反差，而导致酸岩反应速度过快 砂岩酸（ 顺序注 化氨酸化工艺 （ 自生土酸酸化工艺（ 缓冲调节土酸工艺（ 砂岩深部酸化酸液 可以稍微增加酸液的穿透距离，但是某些酸化工艺比较繁琐，而且仍然不能解决沉淀堵塞问题 砂岩储层酸化工艺 常规酸化工艺 笼统酸化工艺 机械分层酸化工艺 化学分流酸化工艺 超压分流酸化工艺 化学微粒分流酸化 泡沫分流酸化 自转向酸液分流酸化 变粘转向酸化 多氢酸体系的概念及其优越性 多氢酸体系的概念 多氢酸为一种新型的砂岩储层酸化酸液体系，它是由一种特殊复合物代替 氢酸为一中强酸，本身存在电离平衡，该酸液体系可以在不同化学计量条件下通过多级电离分解释放出多个氢离子。多氢酸酸液体系主要由主剂 多氢酸的优越性 多氢酸体系的概念及其优越性 多氢酸具有很好的缓速性 。多氢酸与地层开始反应时，由于化学吸附作用，在粘土表面形成硅酸 个薄层将阻止粘土与小粘土溶解度，并且防止了地层基质被肢解，特别是在反应初期，其反应速度约是其他酸液的 30%左右； 多氢酸具有极强的吸附能力 ，能催化 管反应速度比土酸慢，但随时间的增加，石英的溶解度将增加，对石英的溶解度比土酸的要高出 50%左右； 多氢酸具有较好的分散性和防垢性能 ，能较好的延缓 /抑制近井地带沉淀物的生成，有利于提高注水井酸化有效期和油井产能。酸岩反应环境中，其对硅酸盐沉淀的控制能力明显优于常规土酸、缓速土酸等； 多氢酸能保持或恢复地层的水湿性 。 多氢酸性能研究 多氢酸酸度特性研究 02468101214160 20 40 60 80且曲线的突变部分是很陡峭的，说明 溶液中 H+一级完全电离。 且突变部分是平滑的，说明 溶液中 H+多级电离。 多氢酸酸度特性研究 对于不同浓度的 浓度越大的最终能释放的 H+量越大 。 说明 02468101214160 20 40 60 80多氢酸酸度特性研究 多氢酸体系酸度曲线分析 01002003004005006007008000 50 100 150 200 250极电位(%氢酸体系的 H+也是逐级电离的，而且曲线变化也比较平滑，说明多氢酸同样具有缓冲性 随着 明 多氢酸酸度特性研究 多氢酸酸度曲线应用分析 从 H+是逐渐释放的，这样生成 可以长时间的维持酸液中低浓度的 此就可以降低 明在这个过程中可以比较稳定的维持反应速度。 多氢酸的初始 概接近 3，这样在酸化过程中就可以降低酸液对设备及管道的腐蚀，从而可以减小缓蚀剂的用量。 由于多氢酸酸液体系的这些性质，对于高温砂岩地层酸化时为了控制反应速度，可采用多氢酸体系以提高酸作用范围 多氢酸溶蚀性能研究 04812160 20 40 60 80 100 120时间 / m i 多氢酸土酸氟硼酸多氢酸对石英的溶蚀率从反应开始就一直高于土酸和氟硼酸 土酸的最终溶蚀率为 氟硼酸为 多氢酸体系与石英的溶蚀试验 多氢酸溶蚀性能研究 多氢酸混合酸液与粘土的反应速度较土酸更慢，对粘土的溶蚀率较低。这是由于多氢酸在粘土矿物表面形成一层“薄层”，抑制了酸液体系与粘土的反应速度。 多氢酸体系与粘土溶蚀反应 0501000 40 80 120时间 / m 土酸多氢酸H C 试验采用多氢酸和土酸的混合酸液，分别考察混合酸液与粘土试验样品反应之后在甲苯和甲醇中的互溶情况。 从试验结果发现，混合酸液体系处理之后的粘土样品在甲苯中分散，在甲醇中凝聚。 试验结果表明用多氢酸和土酸的混合酸液体系处理后的地层是水湿性质。这说明多氢酸体系能够在粘土地层保持水湿，有利于储层渗流。 静态腐蚀试验 实验编号 酸液 （ 300 钢片面积 （ 反应时间 （ h） 钢片初始重量 （ g） 反应后重量 （ g） 失重 （ g） 腐蚀速率 （g/(m2h)） 1 5 360 4 2 360 4 不加缓蚀剂的情况下，吊片反应，水浴恒温 65 ，反应 4小时 从结果看出多氢酸的腐蚀比盐酸低 50 多氢酸的分散和防垢性能 定性描述 多氢酸加碱调至中性 热 80 两小时 热 80 两小时 多氢酸酸液体系多氢酸酸液体系具有很好的阻垢和分散能力。 多氢酸鳌合 在酸性条件下是澄清透明的，到中性条件下溶液就变的不透明。但是我们在酸化时酸液直到返排出来时都是呈酸性的。 热 80 两小时 多氢酸酸液体系加碱调至中性 热 80 两小时 多氢酸的分散和防垢性能 定性描述 从图中三种溶液的颜色对比可以看出，多氢酸对 较好的鳌合能力。所以能一定程度的减少金属离子沉淀的产生，从而改善酸化效果 溶液中无y = m 的螯合量， 定性描述 在蒸馏水中加入定量的 加入 浴加热 60 ，然后用 滴定溶液中剩余 量可得到不同量的 的螯合量。 实验方法 多氢酸对 的螯合能力很强，也就是说多氢酸的阻垢能力很强。 编号 酸 液 滤纸重 (g) 岩粉重 (g)反应后滤纸岩粉总重 (g)岩粉失重 (g) 溶蚀率 (%) 反应酸量 ( 3%添加剂 002 3% 3 添加剂 003 3% 6 添加剂 004 3% 6 添加剂 005 3% 6 添加剂 006 3% 6 %添加剂 007 3% 6 %添加剂 008 3% 6 %添加剂 009 3% 6 0%添加剂 00重复试验 3% 6 %添加剂 00重复试验 3% 6 0%添加剂 00井号： 实验温度： 60 反应时间： 4 小时，多氢酸溶蚀试验多氢酸的浓度 实际岩心 实际岩心溶蚀试验表明：对 多氢酸酸化效果室内评价 0 60 90累计孔隙体积倍数(P V)渗透率比(K/0 60 90 120 150 180 210累计孔隙体积倍数(P V)渗透率比(K/0 60 90 120累计孔隙体积倍数(P V)渗透率比(K/理液反基液基液 前置液后置液正基液处理液 1是 8%F 处理液 2是 8%8%透率比 K/化处理效果不理想 8% 8%多氢酸 最终渗透率 K/酸化处理效果欠佳 最终渗透率比 K/酸化处理效果很好 多氢酸更适合水平井酸化 水平井酸化方面的难点： 井段长，物性参数变化大 酸液用量大，均匀布酸困难，泵注时间长 伤害范围不一致，一头大，一头小 布酸困难 由于多氢酸反应速度慢，其本身具有防垢除垢能力、以及防止二次沉淀的作用，对于水平井长时注液更适合 结论 （ 1）多氢酸酸液体系是一种多元中强酸体系，在酸化过程中能逐渐释放 H+，可以保持溶液的 保持酸液的 （ 2）多氢酸酸液体系的初始 降低酸对钢材的腐蚀速度，减少了缓蚀剂的用量。 （ 3）室内试验评价试验结果表明：多氢酸电离速度慢，属中强酸，与砂岩作用反应速度慢，能够实现深部穿透，但溶解能力较强； （ 4）多氢酸酸具有良好的防垢性能和分散性能，可以抑制井眼附近的地层伤害，可较好的解决酸化过程中二次沉淀造成的新的伤害； 特别是对于水平井酸化，由于液量大、注酸时间长，使用多氢酸能有效防止长时反应易于引起的酸化二次伤害和增加酸液作用时间。 （ 5）多氢酸酸液体系是一种缓冲酸液体系，有利于提高酸液有效作用距离，对高温砂岩油气藏储层更为适合。 （ 6）多氢酸与地层发生反应时，通过化学吸附在粘土上形成保护膜，这层膜在 在水和 制了酸与粘土的进一步反应，从